Lunar X-Prize: Der autonome Mondroboter mit fünf Kilometern Reichweite
"Unser Ziel ist es, die Raumforschung wieder dahin zu bringen, wo sie hingehört: in die Mitte der Gesellschaft" sagte Robert Boehme, Leiter der Part Time Scientists ( PTS ), zu Beginn seiner Keynote-Ansprache auf der GPU Technology Conference in San Jose. Unter anderem mit Hilfe von GPUs will sein Team den eigens konstruierten Robotor Asimov auf den Mond schießen.
Damit soll der Lunar X-Prize gewonnen werden, der insgesamt mit 30 Millionen US-Dollar dotiert ist. Viel Zeit ist dafür nicht mehr. Der Hauptpreis reduziert sich schon am 31. Dezember 2014 von 20 auf 15 Millionen US-Dollar, der gesamte Wettbewerb läuft noch bis zum 31. Dezember 2015. Ursprünglich waren die Termine für den 2008 ausgerufenen Wettbewerb noch ein Jahr früher festgesetzt. Ohne große Ankündigung hat die Stiftung die Fristen verlängert, wie Boehme Golem.de sagte.
Die PTS, zu denen mittlerweile 100 Mitarbeiter in aller Welt gehören, haben es aber nicht nur auf die Bewältigung Hauptaufgabe abgesehen, auch den Bonuspreis von 5 Millionen US-Dollar wollen sie gewinnen. Dafür muss der Mondroboter nicht nur 500, sondern gleich 5.000 Meter auf dem Erdtrabanten zurücklegen. Das wollen Boehme und sein Team mit Umgebungserkennung und Wegfindung erreichen, so wie bei anderen autonomen Fahrzeugen auch.
Das hat sich in Experimenten auf der Erde mit dem einfacher konstruierten Asimov Jr. sogar als einfacher dargestellt, als das Fahrzeug fernzusteuern. Die Verzögerung der Befehle bis zum Mond beträgt drei Sekunden, und es hat sich erwiesen, dass Menschen bei der Steuerung sehr schnell müde werden und Fehler machen, wenn sie immer vorausdenken müssen. Diese Fehler können fatal sein, weil das Mondgestein sehr scharfkantig ist und der Roboter schnell festhängt. Auch viele autonome Fahrzeuge der Darpa-Challenges auf der Erde scheiterten an festgefahrenen Situationen.
Zielgenaue Landung per Atomrakete
Die Umgebungserkennung und Wegfindung soll Asimov mit sparsamen GPUs erledigen, die von einem leistungsfähigen Solarpanel gespeist werden. Eine Entscheidung zum Typ des Grafikprozessors, so Boehme, ist aber noch nicht gefallen. Dass auf der Erde im Steuerungszentrum Tesla-GPUs von Nvidia eingesetzt werden, steht dagegen schon fest. Sie suchen unter anderem den Landeplatz nach Auswertung der Live-Bilder aus. Je 30 Sekunden braucht das System bisher pro Quadratkilometer dafür, dabei werden insgesamt 34 Billionen Rechenschritte absolviert.
Es geht nicht nur um eine möglichst ungefährliche Umgebung, denn auch auf dem Mond gelten gewisse Verkehrsregeln. Unter anderem die Nasa bitte darum, dass ihre immer noch funktionieren den Reflektoren aus den Apollo-Missionen nicht durch Staub bei der Landung beschädigt würden. Darauf müssen die PTS Rücksicht nehmen, weil sie nahe der Fähre Apollo 17 landen wollten.
Die X-Prize-Foundation schreibt zudem vor, dass der Landeort sechs Monate vor dem Start festgelegt und recht genau getroffen werden muss. Das stellt besondere Anforderungen an die Navigation, zudem muss auch eine sogenannte weiche Landung der Fähre erfolgen. Höchstens aus drei Metern Höhe darf sie ungebremst aufschlagen. Das wollen die PTS aber nicht ausreizen, um die Belastung des Roboterautos gering zu halten.
Dieses hat auf der Mondoberfläche ohnehin schon einiges zu verkraften. Während einer Mondnacht, die 14,5 Erdtage dauert, kühlt sich die Oberfläche auf minus 160 Grad Celsius ab. Während eines Mondtages steht das Roboterauto ebenso lange in der Sonne und ist einer Temperatur von bis zu 125 Grad Celsius ausgesetzt.
In der Mondnacht schläft Asimov
Die Kühlung von Mechanik und Elektronik ist also wichtig, Ventilatoren können nicht verwendet werden, da es keine Luft gibt. PTS benutzen sowohl das Solarpanel als Reflektor als auch Heatpipes. In der Mondnacht soll Asimov in einen Schlafzustand fallen. Ob er danach wieder aufwacht, ist weniger wichtig. Die gesamte Mission sei nur auf einen Mondtag ausgelegt, sagte Robert Boehme.
Über 50 Partnerfirmen unterstützen das Projekt, sie steuern nicht nur Geräte bei, sondern lassen sich von den Teilzeitwissenschaftlern auch Vorschläge zur Anpassung machen. So stammt beispielsweise die stereoskopische HD-Kamera auf Asimov aus einem Überwachungsgerät für Brennstäbe in einem Atomreaktor. Dafür reichten aber Schwarz-Weiß-Bilder, nun kann das Gerät auch Farben einfangen. Zudem ist es viel kleiner als in seiner ursprünglichen Ausführung. Die Kamera schien den PTS ideal, weil sie schon ohne Modifikationen den hohen Strahlenpegeln auf dem Mond Stand halten kann.
"Das sicherste Mittel, in den Weltraum zu kommen"
Während der Mondroboter vom Antrieb - er kann auch auf zwei Rädern fahren und seine Höhe verändern - bis zur Elektronik und der Landefähre neu konstruiert werden muss, ist das vermeintlich größte Problem einer Mondmission schon gelöst. Die PTS haben als Transportmittel eine ausrangierte russische Atomrakete ausgewählt, die vom Sprengkopf befreit wurde. Die Jahrzehnte lang entwickelte Interkontinentalrakete ist laut Robert Boehme "das sicherste Mittel, um in den Weltraum zu kommen" .
Während das nicht so leicht zu überprüfen ist, kann ein Besucher der GTC zumindest das Fahrgefühl auf dem Mond nachempfinden. Nvidia und PTS schenkten einem zufällig ausgewählten Zuhörer des Vortrags die ferngesteuerte Variante Asimov Jr. mitsamt dem Tegra-Tablet, über welches das Vehikel bedient wird.